Matlab模擬平面電磁波傳播.pdf

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1、Matlab模擬平面電磁波傳播【摘要】電磁場(chǎng)的概念抽象和理論性強(qiáng),將MATLAB應(yīng)用到電磁場(chǎng)學(xué)習(xí)中,將抽象的場(chǎng)可視化,可以較好地改進(jìn)學(xué)習(xí)效果。本文探討了用MATLAB模擬平面電磁波的傳播,，詳細(xì)介紹了其數(shù)學(xué)建模過(guò)程和MATLAB程序代碼?！娟P(guān)鍵詞】電磁波；Matlab；仿真磁場(chǎng)是普通物理電磁學(xué)中最基本和最重要的內(nèi)容。對(duì)工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，只有1引言學(xué)好這部分內(nèi)容才能理解電磁場(chǎng)理論MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是MATrix的基本概念和基本定理，為深入學(xué)習(xí)LABoratory的縮寫(xiě)，是一款由美國(guó)The電磁技術(shù)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。場(chǎng)是自然MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。界最基本

2、的物質(zhì)形態(tài)之一，它不同于MATLAB是一種用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可實(shí)物粒子的一個(gè)重要特征是它彌漫在視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)整個(gè)空間，描述場(chǎng)的物理量是空間的技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。除了矩分布。但目前普通物理教材所涉及問(wèn)陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功題的結(jié)果大多是通過(guò)解析方法得到的，能外，MATLAB還可以用來(lái)創(chuàng)建用戶界而解析方法只能給出電磁場(chǎng)量在一些面及與調(diào)用其它語(yǔ)言（包括特殊位置，如某一特殊點(diǎn)或某一特殊C,C++,Java,Python和FORTRAN）編寫(xiě)直線上的分布。這些結(jié)果制約了學(xué)生的程序。MATLAB廣泛應(yīng)用于汽車(chē)主動(dòng)對(duì)電磁場(chǎng)整體和直觀的認(rèn)識(shí)，妨礙了安

3、全系統(tǒng)、行星際宇宙飛船、健康監(jiān)學(xué)生對(duì)概念和定理的理解，所以直觀控設(shè)備、智能電網(wǎng)和LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)。和形象地給出場(chǎng)量的二維或三維空間它也可以用于機(jī)器學(xué)習(xí)、信號(hào)處理、分布是十分必要的。本文以平面電磁圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、通訊、計(jì)算波在空間中的傳播為例，利用Matlab金融學(xué)、控制設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)等等。軟件，用數(shù)值方法計(jì)算了電磁波傳播，使用Matlab可以快速解決學(xué)習(xí)中出現(xiàn)并利用Matlab的繪圖功能給出其平面的計(jì)算問(wèn)題，大幅提高學(xué)習(xí)效率。電磁波傳播示意圖。2.2用Matlab模擬平面電磁波的傳2應(yīng)用實(shí)例播2.1Matlab在電磁學(xué)中的應(yīng)用設(shè)電磁波沿x軸方向傳播，在與x電磁場(chǎng)的理

4、論和方法在現(xiàn)代工程軸垂直的平面上，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度各點(diǎn)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。靜電場(chǎng)、靜具有相同的振幅和振動(dòng)方向，即E和H-1-只與x有關(guān)，而與y和z無(wú)關(guān)，這種本科生必修的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，課程電磁波就是均勻平面電磁波。假設(shè)電涵蓋的內(nèi)容是物理基礎(chǔ)知識(shí)的重要組磁波沿著X軸正向傳播，電場(chǎng)具有Z成部分。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，普遍反映該方向的分量Ez，磁場(chǎng)具有Y方向上的門(mén)課程比較抽象，包含了大量的數(shù)學(xué)分量Hy。由于程序中的電場(chǎng)分量與磁公式推導(dǎo)，很多概念難以理解。無(wú)論場(chǎng)分量均與兩個(gè)參數(shù)-時(shí)間和坐標(biāo)有是電磁場(chǎng)還是電磁波，都是看不到、關(guān)，因此為了使兩個(gè)參數(shù)的變化對(duì)電摸不著的，教師難講、學(xué)生難懂是當(dāng)磁

5、場(chǎng)分量值的影響產(chǎn)生明顯改變，將前該門(mén)課程教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)象。時(shí)間的單位設(shè)為納秒。反映電磁場(chǎng)性本文介紹了用Matlab描繪平面電磁波質(zhì)的其他參數(shù)均設(shè)為常數(shù)，即自由空在空間中的傳播，使電磁場(chǎng)可視化，間中的值。使學(xué)生對(duì)場(chǎng)物理量有了更加整體和形象的認(rèn)識(shí)，電磁波的傳播已經(jīng)超出了自由空間中的磁導(dǎo)率?0=4?×學(xué)生的想象能力，使用Matlab使它更10?7V·s/(A·m)加形象化。自由空間中的電介質(zhì)常數(shù)?0=1×10?9參考文獻(xiàn)F/m36??01https://zh.wikipedia.org/wiki/MATLAB自由空間中的波阻抗?0=()2Ω?0https://cn.mat

6、hworks.com/products/mat8lab.html電磁波的頻率f=1×10Hz[1]唐軍杰等.Matlab在電磁場(chǎng)可視化教學(xué)中的應(yīng)用.北京.中國(guó)石油大學(xué)理學(xué)院,2012[2]張霞萍.MATLAB8.X程序設(shè)計(jì)及典型應(yīng)用.西安.西安電子科技大學(xué)出版社，2014.7[3]李麗芬等.基于Matlab的均勻平面電磁波的仿真。北京.現(xiàn)代電子技術(shù)，2013.11圖1.平面電磁波傳播示意圖3總結(jié)“電磁場(chǎng)與電磁波”是物理專業(yè)-2-frame=getframe(1);%獲取當(dāng)前圖像Matlab代碼im=frame2im(frame);[imind,cm]=rgb2ind(i

7、m,500);%格式clear轉(zhuǎn)換closeallift==0;u0=4*pi*1e-7;%自由空間中imwrite(imind,cm,gifname,'gif');%的磁導(dǎo)率創(chuàng)建一個(gè)gif文件e0=1e-9/(36*pi);%自由空間中的else電介質(zhì)常數(shù)imwrite(imind,cm,gifname,'gif','Z0=(u0/e0)^0.5;%自由空間中的WriteMode','append','DelayTime',0.1);波阻抗%向gif文件中添加一張圖片f=1e8;%電磁波的頻率endw=2*pi*f;%endk=w*(u